(57)【要約】      （修正有）【課題】無線通信システムにおける基地局と移動局との効率よい情報の交換のためのＰＦスケジューリングシステム及び方法を提供する。【解決手段】多数の移動局からフィードバック転送されるＣＱＩを受信してデータ転送に対するＰＦスケジューリングを行うPＦスケジューリングシステムであって、上記ＣＱＩをフィードバック転送する第１の移動局の数を定め、受信したＣＱＩを用いて実際にＣＱＩをフィードバック転送した第２の移動局の数を計算し、上記第１の移動局の数と上記第２の移動局の数を比較して上記ＣＱＩのフィードバック転送の有無を決めるための第１のスケジューリングメトリック値を制御し、上記多数の移動局に転送する基地局と、受信した上記第１のスケジューリングメトリック値と自身の第２のスケジューリングメトリック値を比較して、上記ＣＱＩのフィードバック転送の有無を決める多数の移動局と、を備えるＰＦスケジューリングシステム。【選択図】図１
2006352884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自身と接続された多数の移動局からフィードバック転送されるＣＱＩを受信してデータ転送に対するＰＦスケジューリングを行う基地局を備えるＰＦスケジューリングシステムであって、
自身が受信することを要求する、前記ＣＱＩをフィードバック転送する第１の移動局の数を定め、前記多数の移動局から受信したＣＱＩを用いて実際にＣＱＩをフィードバック転送した第２の移動局の数を計算し、前記第１の移動局の数と前記第２の移動局の数を比較して前記多数の移動局が前記ＣＱＩのフィードバック転送の有無を決めるための情報に相当する第１のスケジューリングメトリック値を制御し、前記制御された第１のスケジューリングメトリック値を前記多数の移動局に転送する基地局と、
前記基地局から受信した前記第１のスケジューリングメトリック値と自身の第２のスケジューリングメトリック値を比較して、前記ＣＱＩのフィードバック転送の有無を決める多数の移動局と、を備えることを特徴とするＰＦスケジューリングシステム。
【請求項２】
前記基地局は、前記多数の移動局から受信したＣＱＩのシンボルのＳＩＲを測定し、所定のしきい値を超えるものだけを計数して前記第２の移動局の数を計算することを特徴とする請求項１に記載のＰＦスケジューリングシステム。
【請求項３】
前記基地局は、前記第１の移動局の数が前記第２の移動局の数よりも大きければ、前記第１のスケジューリングメトリック値をデクリメントし、前記第１の移動局の数が前記第２の移動局の数よりも小さければ、前記第１のスケジューリングメトリック値をインクリメントすることにより、前記第１のスケジューリングメトリック値を制御することを特徴とする請求項１に記載のＰＦスケジューリングシステム。
【請求項４】
前記移動局は、前記第１のスケジューリングメトリック値が前記第２のスケジューリングメトリック値よりも大きければ、前記ＣＱＩをフィードバック転送せず、前記第１のスケジューリングメトリック値が前記第２のスケジューリングメトリック値よりも小さければ、前記ＣＱＩを前記基地局にフィードバック転送することを特徴とする請求項１に記載のＰＦスケジューリングシステム。
【請求項５】
自身と接続された多数の移動局からフィードバック転送されるＣＱＩを受信してデータ転送に対するＰＦスケジューリングを行う基地局を備えるシステムにおける、ＰＦスケジューリングを行う方法であって、
前記基地局が前記多数の移動局から受信したＣＱＩを用い、実際にＣＱＩをフィードバック転送した第１の移動局の数を計算するステップと、
前記基地局が前記第１の移動局の数と自身が受信することを要求する、前記ＣＱＩをフィードバック転送する第２の移動局の数を比較して、前記多数の移動局が前記ＣＱＩのフィードバック転送の有無を決めるための情報に相当する第１のスケジューリングメトリック値を制御するステップと、
前記基地局が前記第１のスケジューリングメトリック値を前記多数の移動局に転送するステップと、
前記移動局が前記第１のスケジューリングメトリック値と自身の第２のスケジューリングメトリック値を比較して、前記ＣＱＩのフィードバック転送の有無を決めるステップと、を含むことを特徴とするＰＦスケジューリング方法。
【請求項６】
前記第１の移動局の数を計算するステップは、
前記多数の移動局から受信したＣＱＩのシンボルのＳＩＲを測定し、所定のしきい値を超えるものだけを計数して前記第１の移動局の数を計算することを特徴とする請求項５に記載のＰＦスケジューリング方法。
【請求項７】
前記第１のスケジューリングメトリック値を制御するステップは、
前記第１の移動局の数が前記第２の移動局の数よりも大きければ、前記第１のスケジューリングメトリック値をインクリメントするステップと、
前記第１の移動局の数が前記第２の移動局の数よりも小さければ、前記第１のスケジューリングメトリック値をデクリメントするステップと、を含むことを特徴とする請求項５に記載のＰＦスケジューリング方法。
【請求項８】
前記ＣＱＩのフィードバック転送の有無を決めるステップは、
前記第１のスケジューリングメトリック値が前記第２のスケジューリングメトリック値よりも大きければ、前記ＣＱＩをフィードバック転送しないステップと、
前記第１のスケジューリングメトリック値が前記第２のスケジューリングメトリック値よりも小さければ、前記ＣＱＩを前記基地局にフィードバック転送するステップと、を含むことを特徴とする請求項５に記載のＰＦスケジューリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＦ（Proportional Fair）スケジューリングシステム及び方法に係り、さらに詳しくは、無線通信システムにおける基地局と移動局との効率よい情報の交換のためのスケジューリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＦスケジューリング方式は、各ユーザーの現在可能な転送率やユーザー別の最近の一定区間中の平均転送率などの情報を踏まえて運用されるスケジューリング方式である。下記式１は、ＰＦスケジューラーに用いられるスケジューリングメトリック（Scheduling Metric：ＳＭ）である。
【０００３】
【数１】
2006352884.tif 000003
【０００４】
式中、ｉはユーザーインデックスであり、ｒｉは現在可能な転送率であり、そしてＲ ｉは最近の一定の区間中の平均転送率である。なお、ｊは、スケジューラーにより選択されたユーザーインデックスである。すなわち、ＰＦスケジューラーは、毎スケジューリング時点において、現在可能な転送率を一定の区間中の平均転送率で割った値が最大となるユーザーを続くスケジューリングのために選択する。ｒ ｉはユーザーからフィードバックチャンネル（ＣＱＩ（Channel Quality Information）チャンネル）を介して転送される。
【０００５】
この種の従来のスケジューリング方式は、毎スケジューリング時点において、全てのユーザーのフィードバックチャンネル情報を用い、最も高いプライオリティのユーザーを選択する。このため、ユーザーが多数の場合は、フィードバック情報による電力の損失及びオーバーヘッドが多大であり、しかも、干渉量が増えるという不都合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、フィードバック情報を転送するユーザーの数を動的に調節してデータをスケジューリングするＰＦスケジューリングシステム及び方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係るＰＦスケジューリングシステムは、自身と接続された多数の移動局からフィードバック転送されるＣＱＩを受信してデータ転送に対するＰＦスケジューリングを行う基地局を備えるＰＦスケジューリングシステムであって、自身が受信することを要求する、上記ＣＱＩをフィードバック転送する第１の移動局の数を定め、上記多数の移動局から受信したＣＱＩを用いて実際にＣＱＩをフィードバック転送した第２の移動局の数を計算し、上記第１の移動局の数と上記第２の移動局の数を比較して上記多数の移動局が上記ＣＱＩのフィードバック転送の有無を決めるための情報に相当する第１のスケジューリングメトリック値を制御し、上記制御された第１のスケジューリングメトリック値を上記多数の移動局に転送する基地局と、上記基地局から受信した上記第１のスケジューリングメトリック値と自身の第２のスケジューリングメトリック値を比較して、上記ＣＱＩのフィードバック転送の有無を決める多数の移動局と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るＰＦスケジューリング方法は、自身と接続された多数の移動局からフィードバック転送されるＣＱＩを受信してデータ転送に対するＰＦスケジューリングを行う基地局を備えるシステムにおける、ＰＦスケジューリングを行う方法であって、上記基地局が上記多数の移動局から受信したＣＱＩを用い、実際にＣＱＩをフィードバック転送した第１の移動局の数を計算するステップと、上記基地局が上記第１の移動局の数と自身が受信することを要求する、上記ＣＱＩをフィードバック転送する第２の移動局の数を比較して、上記多数の移動局が上記ＣＱＩのフィードバック転送の有無を決めるための情報に相当する第１のスケジューリングメトリック値を制御するステップと、上記基地局が上記第１のスケジューリングメトリック値を上記多数の移動局に転送するステップと、上記移動局が上記第１のスケジューリングメトリック値と自身の第２のスケジューリングメトリック値を比較して、上記ＣＱＩのフィードバック転送の有無を決めるステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基地局からスケジューリングメトリックのしきい値を移動局に転送すると、移動局は、自身のスケジューリングメトリックの値が上記しきい値を超える場合に限って、基地局にＣＱＩをフィードバック転送することから、スケジューリング時に求められるオーバーヘッドが低減し、その結果、低電力をもってサービスを運用することができるという効果がある。
【００１０】
そして、本発明は、移動局からの情報のフィードバックが求められるスケジューリング方式に適用可能である。
【００１１】
さらに、本発明は、従来とほぼ同じシステム性能を保持しながら、スケジューリングに求められる有効情報を効率よく授受することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づき、本発明に係る好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るＰＦスケジューリングシステムの構成図である。
基地局１００のスケジューラー１０は、ユーザーに転送されるデータをスケジューリングするために、各ユーザーからフィードバック転送されたＣＱＩを用いる。このとき、スケジューラー１０は、全てのユーザーのＣＱＩを用いることもなく、一部のユーザーのＣＱＩだけでも十分にスケジューリングを行うことができる。このため、スケジューラー１０は、自身が受信するＣＱＩの数を定め、それによるユーザーのＣＱＩフィードバック転送決定情報ＳＭｔｈをユーザーに転送することにより、受信されるＣＱＩの数を制御する。
【００１３】
さらに詳しくは、スケジューラー１０は、ユーザー選択部１１とスケジューリング制御部１２を備える。ユーザー選択部１１は、スケジューリング制御部１２を介して受信されるユーザーのＣＱＩを用い、毎スケジューリング時点においてデータを転送するユーザーを選択し、選択されたユーザーに転送されるデータがアンテナを介して転送されるようにする。スケジューリング制御部１２は、ユーザーからフィードバック転送されるＣＱＩを全て受信し、図２に示す手順に従いユーザーのＣＱＩフィードバック転送決定情報ＳＭｔｈを制御する。
【００１４】
スケジューリング制御部１２は、ユーザーからＣＱＩが受信されると、実際にＣＱＩをフィードバック転送したユーザーの数ＮＣＱＩを測定する（ステップＳ２０２）。実際にＣＱＩをフィードバック転送したユーザーの数ＮＣＱＩの測定は、スケジューリング制御部１２に受信されたＣＱＩシンボルの信号対干渉比（ＳＩＲ：Signal-to-Interference Ratio）を測定し、所定のしきい値を超えるものだけを計数することにより行われる。
【００１５】
スケジューリング制御部１２は、測定されたＮＣＱＩが、自身が要求する、ＣＱＩをフィードバック転送するユーザーの数ＮＣＱＩ＿ｔａｒよりも大きいかどうかを判断する（ステップＳ２０４）。すなわち、スケジューリング制御部１２は、自身が要求する、ＣＱＩをフィードバック転送するユーザーの数と、スケジューリング制御部１２に実際に受信されたＣＱＩをフィードバック転送したユーザーの数とを比較する。
【００１６】
この比較の結果、スケジューリング制御部１２は、実際にＣＱＩをフィードバック転送したユーザーの数ＮＣＱＩが、自身が要求する、ＣＱＩをフィードバック転送するユーザーの数ＮＣＱＩ＿ｔａｒよりも大きければ、ユーザーのＣＱＩフィードバック転送決定情報ＳＭｔｈをインクリメントし（ステップＳ２０６）、そうでなければ、ユーザーのＣＱＩフィードバック転送決定情報ＳＭｔｈをデクリメントする（ステップＳ２０８）。最初のＳＭｔｈは、ＣＱＩをフィードバック転送するユーザーの数が過小である場合に備えて、適宜に低い値に設定されるか、あるいは、始めから全てのユーザーにＣＱＩフィードバック転送を要求して全てのユーザーのＳＭｉを確かめた上で決められる。その後、図２に示す手順に従い値の調節が行われる。
【００１７】
言い換えると、スケジューリング制御部１２は、スケジューリングに要求されるＣＱＩの数を定め、実際に受信されたＣＱＩの数が要求されるＣＱＩの数よりも大きければ、ＳＭｔｈをインクリメントして受信されるＣＱＩの数をデクリメントし、実際に受信されたＣＱＩの数が要求されるＣＱＩの数よりも小さければ、ＳＭｔｈをデクリメントして受信されるＣＱＩの数をインクリメントするのである。
【００１８】
一方、図１を参照すると、スケジューリング制御部１２からユーザーのＣＱＩフィードバック転送決定情報ＳＭｔｈを受信したユーザーの移動局２００、３００は、ＣＱＩのフィードバック転送の有無を決める。
【００１９】
さらに詳しくは、移動局２００、３００は、ＣＱＩ転送決定部２０、３０を備える。ＣＱＩ転送決定部２０、３０は、ユーザーのＣＱＩフィードバック転送決定情報ＳＭｔｈを用い、図３に示す手順に従いＣＱＩのフィードバック転送の有無を決める。
【００２０】
ＣＱＩ転送決定部２０、３０は、ユーザーのＣＱＩフィードバック転送決定情報ＳＭｔｈを受信した場合、自身に対するスケジューリングメトリック値ＳＭｉ （ｉ＝１、…、Ｋ）を計算する（ステップＳ３０２）。すなわち、ユーザーｉ（ｉ＝１、…、Ｋ）に対して、該当移動局は、スケジューリングメトリック値ＳＭｉを計算する。このために、本発明においては、移動局２００、３００のＣＱＩ転送決定部２０、３０に、スケジューリングメトリックを計算可能な機能を持たせている。
【００２１】
ＳＭｉは、ＰＦスケジューリングの上記式１により、ｒｉ／Ｒｉとして定義される。移動局２００、３００は、順方向のリンクパイロットシンボルのリンク品質の測定及びデータ誤り率の測定を行うことにより、現在可能な転送率ｒｉを測定する。Ｒｉは、順方向リンクの一定区間中の平均データ転送率であり、移動局２００、３００に実際に受信されたデータの量を計算して測定可能である。
【００２２】
そして、ＣＱＩ転送決定部２０、３０は、自身に対するスケジューリングメトリック値ＳＭｉがユーザーのＣＱＩフィードバック転送決定情報ＳＭｔｈよりも大きいかどうかを判断する（ステップＳ３０４）。
【００２３】
この判断の結果、ＣＱＩ転送決定部２０、３０は、自身に対するスケジューリングメトリック値ＳＭｉがユーザーのＣＱＩフィードバック転送決定情報ＳＭｔｈよりも大きければ、ＣＱＩを基地局にフィードバック転送し（ステップＳ３０６）、そうでなければ、ＣＱＩを基地局にフィードバック転送しない（ステップＳ３０８）。
【００２４】
前述したように、本発明は、それぞれスケジューリングメトリックの値を計算可能な基地局と移動局により構成された無線通信システムにおいて、基地局が必要とするスケジューリングメトリックの値以上のスケジューリングメトリック値を持つ移動局をしてＣＱＩをフィードバック転送せしめるところに特徴がある。そして、基地局は、受信されるＣＱＩの数を計数してスケジューリングメトリックの値を調節することにより、移動局からフィードバック転送されるＣＱＩの数を調節するところに特徴がある。
【００２５】
以下では、ユーザーのＣＱＩフィードバック転送決定情報ＳＭｔｈを制御する方法についてさらに詳細に説明する。
【００２６】
ユーザーのＣＱＩフィードバック転送決定情報ＳＭｔｈは、毎スケジューリング時点において、実際にＣＱＩをフィードバック転送したユーザーの数ＮＣＱＩがスケジューリング制御部１２が要求する、ＣＱＩをフィードバック転送するユーザーの数ＮＣＱＩ＿ｔａｒよりも小さくなる確率を保証するために用いられるスケジューリングメトリック値である。すなわち、これを数式化させると、下記式２のように表すことができる。
【００２７】
【数２】
2006352884.tif 000004
【００２８】
ここで、δは、ＮＣＱＩ＜ＮＣＱＩ＿ｔａｒとなる確率である。
このとき、ユーザーのＣＱＩフィードバック転送決定情報ＳＭｔｈを低減するための変化ステップサイズの最小値をΔであるとしたとき、前述したステップＳ２０６とステップＳ２０８におけるＳＭｔｈの増減は下記式３により行われる。
【００２９】
【数３】
2006352884.tif 000005
【００３０】
すなわち、ＳＭｔｈは、ＳＭｔｈの以前値に所定の変化ステップサイズを乗じて増減が行われる。
また、下記式４に示すように、前記ＳＭｔｈの値は、増減の繰り返しにより０に収束することが分かる。
【００３１】
【数４】
2006352884.tif 000006
【００３２】
下記表１に掲げるパラメータを用い、下記表２に掲げる信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）とデータレートを有する環境下で本発明に対するシミュレーションを行い、その結果を図４ないし図７にまとめて示す。
【００３３】
【表１】
2006352884.tif 000007
【表２】
2006352884.tif 000008
【００３４】
図４と図５はそれぞれ、ユーザーが２０名であり、且つ、Δ＝０．２５、δ＝０．５のときにおける、ユーザーの性能（スループット）とユーザーがＣＱＩをフィードバック転送しない確率を示す。図４を参照すると、全てのユーザーがＣＱＩをフィードバック転送しなかった場合であっても、その性能は従来の技術におけるそれと大差ないことが分かる。図５より、フルフィードバックの場合、ユーザーがＣＱＩをフィードバック転送しない確率が０であり、スケジューリング制御部１２が要求する、ＣＱＩをフィードバック転送するユーザーの数ＮＣＱＩ＿ｔａｒが小さくなるほど、ユーザーがＣＱＩをフィードバック転送しない確率が高くなることが分かる。
【００３５】
図６と図７はそれぞれ、スケジューリング制御部１２が要求する、ＣＱＩをフィードバック転送するユーザーの数ＮＣＱＩ＿ｔａｒが５名であり、且つ、Δ＝０．２５、δ＝０．５のときにおける、ユーザー数による、ユーザーがＣＱＩをフィードバック転送する確率とセクターの性能を示す。図６より、スケジューリング制御部１２が要求する、ＣＱＩをフィードバック転送するユーザーの数ＮＣＱＩ＿ｔａｒが５名のときに、ユーザーがＣＱＩをフィードバック転送する確率が１であることが分かる。また、図７より、ユーザーの数が増えるとしても、その性能は、従来の技術におけるそれと大差ないことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るＰＦスケジューリングシステムの構成図である。
【図２】本発明により基地局がユーザーのＣＱＩフィードバック転送決定情報ＳＭｔｈを制御する手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明により移動局がＣＱＩのフィードバック転送の有無を決める手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明のシミュレーション結果、ユーザーの性能を示す図である。
【図５】本発明のシミュレーション結果、ユーザーがＣＱＩをフィードバック転送しない確率を示す図である。
【図６】本発明のシミュレーション結果、ユーザー数による、ユーザーがＣＱＩをフィードバック転送する確率を示す図である。
【図７】本発明のシミュレーション結果、ユーザー数によるセクターの性能を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０：スケジューラー
１１：ユーザー選択部
１２：スケジューリング制御部
２０、３０：ＣＱＩ転送決定部
１００：基地局
２００、３００：移動局
【図１】
2006352884.tif 000009
【図２】
2006352884.tif 000010
【図３】
2006352884.tif 000011
【図４】
2006352884.tif 000012
【図５】
2006352884.tif 000013
【図６】
2006352884.tif 000014
【図７】
2006352884.tif 000015